CN108866324A

CN108866324A - 一种利用烧结基础特性指导高钛型钒钛磁铁矿配矿的方法

Info

Publication number: CN108866324A
Application number: CN201810801472.5A
Authority: CN
Inventors: 周新磊; 程功金; 薛向欣
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2018-11-23

Abstract

本发明属于炼铁原料生产技术领域，尤其涉及一种利用烧结基础特性指导高钛型钒钛磁铁矿配矿的方法。具体包括如下步骤：S1、制备混合高钛型钒钛磁铁矿粉和普通铁矿粉的原料和氧化钙粉；S2、制备原料试样和氧化钙试样；S3、测定同化性温度；S4、测定液相流动性；S5、测定粘结相强度；S6、测定连晶温度；S7、建立数据库；S8、对数据进行无量纲化处理；S9、选出最优互补配矿方案。本发明的方法能够快速、高效、低成本地获得最佳配矿方案。

Description

一种利用烧结基础特性指导高钛型钒钛磁铁矿配矿的方法

技术领域

本发明属于炼铁原料生产技术领域，尤其涉及一种利用烧结基础特性指导高钛型钒钛磁铁矿配矿的方法。

背景技术

辽宁省辽西地区在2008年发现了钒钛磁铁矿矿产资源，初步探明钒钛磁铁矿储量在120亿吨以上，具备打造钒钛产业基地的资源优势。辽西钒钛磁铁矿资源，是属于一种高钛型、高硅型钒钛磁铁矿，其全铁的含量大约为45％，钛的含量为25％。辽西钒钛磁铁矿中铁资源可以用于炼铁炼钢等行业，丰富的钛资源可以为生产钛白、钛合金、钛金属等提供基础材料。辽西地区无疑会成为继攀枝花、承德后的另一重要铁钒钛多金属矿产资源。

到2015年，辽宁省钒钛产业结构调整取得明显成效，在布局调整、提高资源利用率、增加经济效益和减少环境污染等建设可持续发展钒钛产业体系方面取得明显进展”的总目标，提出钒钛磁铁矿中钒资源综合利用率达到50％以上、钛资源回收率达到20％以上、主要共伴生金属实现规模化回收利用，同时对钛铁矿、高钛渣、海绵钛、含钒石煤等提出了具体的综合利用指标要求。辽西钒钛磁铁矿以贫矿为主，储量巨大，其资源开发和产业发展为辽西地区全力打造有色冶金产业奠定了扎实的基础，钒钛是重要的战略资源，广泛应用于钢铁、有色和化工等行业，大部分作为合金元素和添加剂使用。

由于高钛型钒钛磁铁矿中铁含量较低，并且高品位的硅，以及超高含量的钛，致使高钛型钒钛铁矿不能满足传统钢铁行业的生产标准，因此，要想充分的利用这些优质的矿产资源，必须配加质量较高的普通铁矿使用。

传统的配矿方法，从本质上讲，属于试探性配矿，盲目性大，从而耗费大量的人力、财力，并且由于不清楚铁矿石的互补特性，很难实现真正意义上的优选。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本发明提供一种配矿方法，通过测定由高钛型钒钛磁铁矿粉和普通铁矿粉制备的不同试样的同化性温度、液相流动性、粘结相强度和连晶强度，快速、高效、低成本地获得最佳配矿方案。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种利用烧结基础特性指导高钛型钒钛磁铁矿配矿的方法，包括如下步骤：

S1、将高钛型钒钛磁铁矿粉和普通铁矿粉分别烘干，再按质量百分比混合，在球磨机上混合，制成原料；准备氧化钙粉；

S2、将所述原料在850N～950N压制压力下保持2min～3min，制成圆饼状原料试样；将所述氧化钙粉在1150N～1250N压制压力下保持 2min～3min，制成圆饼状氧化钙试样；

S3、将所述原料试样放置在氧化钙试样的上方，然后放入微型烧结设备，在空气气氛中测定同化性温度；

S4、将所述原料与氧化钙粉按总碱度为4的配比混合均匀，再在 850N～950N压制压力下保持2min～3min，制成圆饼状原料-氧化钙粉试样，将所述原料-氧化钙粉试样放入微型烧结设备中焙烧，然后测定液相流动性；

S5、将所述原料与氧化钙粉按总碱度为4的配比混合均匀，再在 850N～950N压制压力下保持2min～3min，制成圆饼状原料-氧化钙粉待焙烧试样，将所述原料-氧化钙粉待焙烧试样放入微型烧结设备中焙烧，焙烧结束后冷却至室温，得到原料-氧化钙粉焙烧后试样，使用万能材料试验机测定粘结相强度；

S6、将所述原料在850N～950N压制压力下保持2min～3min，制成圆饼状原料待焙烧试样，将所述原料待焙烧试样放入微型烧结设备中焙烧，焙烧结束后冷却至室温，得到原料焙烧后试样，使用万能材料试验机测定连晶强度；

S7、建立含高钛型钒钛磁铁矿粉和普通铁矿粉的同化性、液相流动性、粘结相强度和连晶强度数据库；

S8、对所述数据库进行无量纲化处理；

S9、按上述数据库，针对高钛型钒钛磁铁矿的一个或多个较差特性，选用该特性较好的普通铁矿于其进行互补配矿，确定各指标的权重为：液相流动性指数50％，粘结相强度20％，同化性温度20％，连晶强度10％，配矿后试样的权重指数大于3.5。

优选地，所述原料试样、原料-氧化钙粉试样、原料-氧化钙粉待焙烧试样和原料待焙烧试样的直径相等，且与所述氧化钙试样的直径比为 1：2～1：3。

优选地，在所述步骤S7中，当最低同化性温度小于1200℃时，判定普通铁矿粉有高同化性；当最低同化性温度大于等于1200℃且小于 1250℃时，判定普通铁矿粉有较高同化性；当最低同化性温度大于等于 1250℃且小于1280℃时，判定普通铁矿粉有中等同化性；当最低同化性温度大于1280℃时，判定普通铁矿粉有弱同化性；流动性指数在2.0～3.0 之间为合理，低于2.0说明试样的流动性差；粘结相强度和连晶强度大于3000N为合理。

优选地，在所述步骤S8中，无量纲化处理是指：设定同化性温度小于1200℃时值为5，大于等于1200℃且小于1250℃时值为4，大于等于 1250℃且小于1280℃时值为3，大于等于1280℃且小于1320℃时值为 2，大于等于1320℃时值为1；设定流动性指数大于3.0时值为5，大于2.0且小于等于3.0时值为4，大于1.0且小于等于2.0时值为3，大于0.6 且小于等于1.0时值为2，小于等于0.6时值为1；设定粘结相强度大于 6000N时值为5，大于4500N且小于等于6000N时值为4，大于3000N 且小于等于4500N时值为3，大于2000N且小于等于3000N时值为2，小于等于2000N时值为1；设定连晶强度大于6000N时值为5，大于 4500N且小于等于6000N时值为4，大于3000N且小于等于4500N时值为3，大于2000N且小于等于3000N时值为2，小于等于2000N时值为 1。

优选地，所述的高钛型钒钛磁铁矿粉按照重量百分比含TFe 40％～48％，FeO15％～20％，TiO₂ 18％～25％，Al₂O₃ 1％～3％，CaO 3％～5％，SiO₂ 6％～10％，MgO0.5％～1％，V₂O₅ 0.5％～1.5％，余量为酌减水和杂质；所述普通铁矿粉按照重量百分比含TFe 63％～70％，FeO 10％～15％，Al₂O₃ 0.5％～1％，CaO 1％～5％，SiO₂ 4％～6％，MgO0.3％～1％，余量为酌减水和杂质。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明提供的利用烧结基础特性指导高钛型钒钛磁铁矿配矿的方法，不需要对烧结工艺进行改造，无需大量的烧结杯试验，仅仅需要将高钛型钒钛磁铁矿粉和普通铁矿粉制备出不同试样，并进行同化性温度、液相流动性、粘结相强度和连晶强度检测，建立四种特性的数据库，选择出最优配比，工作量小，效果显著，可高效地应对日趋复杂的原料来源以及生产中的突发变料。

附图说明

图1为本发明实施例中的操作流程图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本实施方式提出一种利用烧结基础特性指导高钛型钒钛磁铁矿配矿的方法，操作流程如图1所示，包括如下步骤：

S1、将高钛型钒钛磁铁矿粉和普通铁矿粉分别在电热风烘箱中烘干 8h，再按不同质量百分比混合，将混合后的高钛型钒钛磁铁矿粉和普通铁矿粉放入装有玛瑙球的球磨罐中，在球磨机上混合5h，制成四组原料，如表1所示，分别命名为原料1、原料2、原料3和原料4，每组原料的总质量为10g；准备氧化钙粉。

表1不同原料组成

S2、取每组原料0.8g，在900N压制压力下保持2min，制成直径为 8mm的圆饼状原料试样；将氧化钙粉在1200N压制压力下保持2min，制成直径为20mm的圆饼状氧化钙试样。

S3、将压制好的氧化钙试样放置在圆形刚玉原片上方，再将压制好的原料试样放置在氧化钙试样的上方，然后一同放入微型烧结设备，在空气气氛中进行焙烧，焙烧温度为1250℃～1350℃，焙烧时间为4min，将在不同温度下焙烧的试样取出后，通过观察原料是否与氧化钙反应，判断同化性温度。

S4、称取每组加入适量氧化钙的原料0.8g，其中原料与氧化钙粉按总碱度为4的配比混合均匀，并再在900N压制压力下保持2min，制成直径为8mm的圆饼状原料-氧化钙粉试样，将压制好的原料-氧化钙粉试样放置在圆形刚玉片上，然后一同放入微型烧结设备中在1280℃下焙烧 4min，然后根据公式(1)测定液相流动性。

液相流动性＝焙烧后试样的面积/焙烧前试样的面积 (1)

S5、称取每组加入适量氧化钙的原料0.8g，其中原料与氧化钙粉按总碱度为4的配比混合均匀，并再在900N压制压力下保持2min，制成直径为8mm的圆饼状原料-氧化钙粉待焙烧试样，将压制好的原料-氧化钙粉待焙烧试样放置在圆形刚玉片上，然后一同放入微型烧结设备在 1280℃下焙烧4min，焙烧结束后冷却至室温，得到原料-氧化钙粉焙烧后试样，使用万能材料试验机检测试样的抗压强度，得到抗压强度的峰值即为试样的粘结相强度。

S6、取每组原料0.8g，在900N压制压力下保持2min，制成直径为 8mm的圆饼状原料待焙烧试样，将压制好的原料待焙烧试样放入微型烧结设备在1280℃下焙烧4min，焙烧结束后冷却至室温，得到原料焙烧后试样，使用万能材料试验机检测试样的抗压强度，得到抗压强度的峰值即为试样的连晶强度。

S7、建立含高钛型钒钛磁铁矿粉和普通铁矿粉的同化性、液相流动性、粘结相强度和连晶强度数据库，数据库如表2所示。

表2数据库

当最低同化性温度小于1200℃时，判定普通铁矿粉有高同化性；最低同化性温度大于等于1200℃且小于1250℃时，判定普通铁矿粉有较高同化性；最低同化性温度大于等于1250℃且小于1280℃时，判定普通铁矿粉有中等同化性；当最低同化性温度大于1280℃时，判定普通铁矿粉有弱同化性；流动性指数在2.0～3.0之间为合理，低于2.0说明试样的流动性差；粘结相强度和连晶强度大于3000N为合理。

S8、对所述数据库进行无量纲化处理：设定同化性温度小于1200℃时值为5，大于等于1200℃且小于1250℃时值为4，大于等于1250℃且小于1280℃时值为3，大于等于1280℃且小于1320℃时值为2，大于等于1320℃时值为1；设定流动性指数大于3.0时值为5，大于2.0且小于等于3.0时值为4，大于1.0且小于等于2.0时值为3，大于0.6且小于等于1.0时值为2，小于等于0.6时值为1；设定粘结相强度大于6000N时值为5，大于4500N且小于等于6000N时值为4，大于3000N且小于等于4500N时值为3，大于2000N且小于等于3000N时值为2，小于等于 2000N时值为1；设定连晶强度大于6000N时值为5，大于4500N且小于等于6000N时值为4，大于3000N且小于等于4500N时值为3，大于 2000N且小于等于3000N时值为2，小于等于2000N时值为1。

四组原料配矿后的权重系数如下：

原料1，即普通铁矿配比20％，高钛型钒钛磁铁矿80％的权重系数＝2×20％+3×50％+4×20％+3×10％＝3.0

原料2，即普通铁矿配比40％，高钛型钒钛磁铁矿60％的权重系数＝2×20％+4×50％+5×20％+4×10％＝3.8

原料3，即普通铁矿配比60％，高钛型钒钛磁铁矿40％的权重系数＝3×20％+5×50％+5×20％+5×10％＝4.6

原料4，即普通铁矿配比80％，高钛型钒钛磁铁矿20％的权重系数＝3×20％+5×50％+5×20％+5×10％＝4.6

通过以上实验数据，普通铁矿配比20％时，权重系数低于3.5，此种方案不合理。相比普通铁矿配比40％时和普通铁矿配比百分之60％时，后者的权重系数更高，实验性能较好。由于普通铁矿配比80％时，部分实验数据超出合理范围，因此，选择普通铁矿配比60％的方案。

本发明实施例中高钛型钒钛磁铁矿粉按照重量百分比含TFe 40％～48％，FeO15％～20％，TiO₂ 18％～25％，Al₂O₃ 1％～3％，CaO 3％～5％，SiO₂ 6％～10％，MgO0.5％～1％，V₂O₅ 0.5％～1.5％，余量为酌减水和杂质；普通铁矿粉按照重量百分比含TFe63％～70％，FeO 10％～15％，Al₂O₃ 0.5％～1％，CaO 1％～5％，SiO₂ 4％～6％，MgO0.3％～1％，余量为酌减水和杂质。

本发明实施例中高钛型钒钛磁铁矿优化配加普通铁矿制备烧结矿的转股强度按照GB8209-87标准来测定。

本发明实施例中高钛型钒钛磁铁矿优化配加普通铁矿制备烧结矿的低温还原粉化率根据GB/T13242-1991标准来测定。

现结合具体实施例，对本发明进一步说明：

实施例1

配加普通铁矿40％，高钛型钒钛磁铁矿60％，同化性温度为 1290℃，液相流动性(R＝4)为2.72，粘结相强度6017N，连晶强度 5564N。通过配加普通铁矿，使得混合矿，即高钛型钒钛磁铁矿和普通铁矿按照配比进行混合的矿，同化性温度较低，液相流动性较强，粘结相强度高，连晶强度高。本发明方法利用高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备高钛型钒钛烧结矿，烧成率85.91％，转股强度在56.81％，低温还原粉化性率RDI_+3.15在80.05％范围内。

实施例2

配加普通铁矿60％，高钛型钒钛磁铁矿40％，同化性温度为 1280℃，液相流动性(R＝4)为3.64，粘结相强度7110N，连晶强度 6380N。通过配加普通铁矿，使得混合矿，即高钛型钒钛磁铁矿和普通铁矿按照配比进行混合的矿，同化性温度较低，液相流动性较强，粘结相强度高，连晶强度高。本发明方法利用高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备高钛型钒钛烧结矿，烧成率83.86％，转股强度在63.10％，低温还原粉化性率RDI_+3.15在83.81％范围内。

本发明通过微型烧结实验，测定配加普通铁矿后的烧结特性，以找出最优的配加铁矿含量。通过优化配矿的方法，充分考虑配矿参数对铁水和炉渣的影响，以达到充分高效合理利用资源。这样的新方法对钢铁生产企业来说，可以摆脱对高品位铁矿石的过度依赖而导致生产成本提高的困境，从源头上降低企业的生产负担，从环境保护和资源合理利用的角度来说，既可以充分利用低品位矿产，使资源合理利用，又可以减少低品位矿产对环境带来的污染。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用烧结基础特性指导高钛型钒钛磁铁矿配矿的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S2、将所述原料在850N～950N压制压力下保持2min～3min，制成圆饼状原料试样；将所述氧化钙粉在1150N～1250N压制压力下保持2min～3min，制成圆饼状氧化钙试样；

S4、将所述原料与氧化钙粉按总碱度为4的配比混合均匀，再在850N～950N压制压力下保持2min～3min，制成圆饼状原料-氧化钙粉试样，将所述原料-氧化钙粉试样放入微型烧结设备中焙烧，然后测定液相流动性；

S5、将所述原料与氧化钙粉按总碱度为4的配比混合均匀，再在850N～950N压制压力下保持2min～3min，制成圆饼状原料-氧化钙粉待焙烧试样，将所述原料-氧化钙粉待焙烧试样放入微型烧结设备中焙烧，焙烧结束后冷却至室温，得到原料-氧化钙粉焙烧后试样，使用万能材料试验机测定粘结相强度；

S8、对所述数据库进行无量纲化处理；

2.根据权利要求1所述的利用烧结基础特性指导高钛型钒钛磁铁矿配矿的方法，其特征在于，所述原料试样、原料-氧化钙粉试样、原料-氧化钙粉待焙烧试样和原料待焙烧试样的直径相等，且与所述氧化钙试样的直径比为1：2～1：3。

3.根据权利要求1所述的利用烧结基础特性指导高钛型钒钛磁铁矿配矿的方法，其特征在于，在所述步骤S7中，当最低同化性温度小于1200℃时，判定普通铁矿粉有高同化性；当最低同化性温度大于等于1200℃且小于1250℃时，判定普通铁矿粉有较高同化性；当最低同化性温度大于等于1250℃且小于1280℃时，判定普通铁矿粉有中等同化性；当最低同化性温度大于1280℃时，判定普通铁矿粉有弱同化性；流动性指数在2.0～3.0之间为合理，低于2.0说明试样的流动性差；粘结相强度和连晶强度大于3000N为合理。

4.根据权利要求1所述的利用烧结基础特性指导高钛型钒钛磁铁矿配矿的方法，其特征在于，在所述步骤S8中，无量纲化处理是指：设定同化性温度小于1200℃时值为5，大于等于1200℃且小于1250℃时值为4，大于等于1250℃且小于1280℃时值为3，大于等于1280℃且小于1320℃时值为2，大于等于1320℃时值为1；设定流动性指数大于3.0时值为5，大于2.0且小于等于3.0时值为4，大于1.0且小于等于2.0时值为3，大于0.6且小于等于1.0时值为2，小于等于0.6时值为1；设定粘结相强度大于6000N时值为5，大于4500N且小于等于6000N时值为4，大于3000N且小于等于4500N时值为3，大于2000N且小于等于3000N时值为2，小于等于2000N时值为1；设定连晶强度大于6000N时值为5，大于4500N且小于等于6000N时值为4，大于3000N且小于等于4500N时值为3，大于2000N且小于等于3000N时值为2，小于等于2000N时值为1。

5.根据权利要求1所述的利用烧结基础特性指导高钛型钒钛磁铁矿配矿的方法，其特征在于，所述的高钛型钒钛磁铁矿粉按照重量百分比含TFe 40％～48％，FeO 15％～20％，TiO₂ 18％～25％，Al₂O₃ 1％～3％，CaO 3％～5％，SiO₂ 6％～10％，MgO 0.5％～1％，V₂O₅0.5％～1.5％，余量为酌减水和杂质；所述普通铁矿粉按照重量百分比含TFe 63％～70％，FeO 10％～15％，Al₂O₃ 0.5％～1％，CaO 1％～5％，SiO₂ 4％～6％，MgO 0.3％～1％，余量为酌减水和杂质。